基于Nrf2/ARE信号通路探讨木犀草素对结直肠癌的化学预防作用及其机制

Cancer chemoprevention is related with expression of phase II metabolic enzymes and mainly regulated by Nrf2/ARE pathway. Most of colorectal cancer (CRC) can be prevented by chemoprevention, but the biggest problem of synthetic chemoprevention agents is the poor selectivity and side effect.Treating pre-disease is the core thought of Chinese medicine. Luteolin exists in many kinds of herbs with cancer prevention effect.With the support by the NSFC(30873410),our group firstly found luteolin could induce the expression of some phase Ⅱ metabolic enzymes,but the mechanism remained unkonwn.In this study, combined with RNAi、gene knock mice and microarray technologies to further investigate the induced effect on phase Ⅱ metabolic enzymes from different aspects and observe whether the effect is dependent on Nrf2/ARE pathway. We also will examine the tumor incidence and tumor numbers in AOM-induced rat. Taken together, this study will show for the fist time that chemoprevention effect of luteolin are mediated through Nrf2/ARE pathway, but also will look for a scientific envidence for the preventive treatment of disease of Chinese medicine.

化学预防与Ⅱ相代谢酶作用有关，并受Nrf2/ARE通路调控。结直肠癌可通过化学预防有效避免，但合成化学预防剂最突出问题是选择性差、毒副作用大。未病先防是中医"治未病"的核心思想，木犀草素存在于多种具有防癌功效的草药中。申请者在已结题的国家自然基金（30873410）资助下，首次发现木犀草素可显著诱导结直肠癌细胞中部分Ⅱ相代谢酶表达，但机制尚不清楚。本研究拟在细胞实验中多层次观察木犀草素对Ⅱ相药物代谢酶的诱导作用，并采用RNAi技术，基因敲除小鼠，基因芯片技术观察Nrf2的沉默是否会削弱木犀草素对结直肠癌细胞氧化损伤的保护作用，并进一步利用AOM诱导结直肠癌大鼠模型观察其对Nrf2依赖性抗氧化酶的诱导作用及对肿瘤化学预防药效学作用。本研究不仅从一个全新的角度阐述木犀草素作为Nrf2/ARE新的天然调控剂在防癌中的作用，而且为中医"治未病"的学术思想应用在癌症预防方面寻找到现代生物学依据。

未病先防是中医"治未病"的核心思想，化学预防与Ⅱ相代谢酶作用有关，并受Nrf2/ARE 通路调控。结直肠癌可通过化学预防有效避免，但合成化学预防剂最突出问题是选择性差、毒副作用明显。木犀草素存在于多种具有防癌功效的草药中。申请者在国家自然基金（81274150）资助下，发现在Caco-2细胞株中木犀草素在低浓度（≤10 μM）时能够明显激活Nrf2，促进Nrf2的表达和入核以及下游相关基因（GR、TR、HO-1、γ-GCSc、γ-GCSm和NQO1）的表达，说明木犀草素是Nrf2/ARE信号通路的激活剂。双氧水能够造成Caco-2细胞的细胞活力下降、ROS水平升高和凋亡比率增加，木犀草素能够减弱双氧水对Caco-2细胞的氧化应激损伤说明木犀草素对细胞具有保护作用。木犀草素在激活Nrf2的同时也明显的增加了p38 MAPK的表达，SB202190（p38 MAPK抑制剂）不仅能够明显减少Nrf2的表达和入核，而且能够减弱木犀草素对细胞的氧化应激保护作用，这说明p38 MAPK在木犀草素激活Nrf2/ARE信号通路的过程中发挥着重要的作用。木犀草素不仅能够预防AOM/DSS诱导的小鼠结直肠癌发生，而且能够增加结肠组织中的Nrf2和下游相关蛋白（TR、γ-GCSc、γ-GCSm和HO-1）的表达。结直肠癌大鼠模型观察木犀草素对Nrf2 依赖性抗氧化酶的诱导作用及对肿瘤化学预防药效学作用。本研究不仅从一个全新的角度阐述木犀草素作为Nrf2/ARE 新的天然调控剂在防癌中的作用，而且为中医"治未病"的学术思想应用在癌症预防方面寻找到现代生物学依据。在项目的资助下，合计发表14篇论文，其中作为通讯作者发表论文13篇， SCI收录论文11篇，4篇文章的影响因子>5。培养博士研究生1名，硕士研究生5名。项目负责人后续获得江苏省杰出青年基金，国家基金委优秀青年基金等人才项目支持。受邀参加香山科学会议癌症化学预防专题等国内外学术交流会议5次。